Der Chemiker Hannes Mikula erforscht chemische Reaktionen für den menschlichen Organismus. Das ist eine neue Perspektive für nebenwirkungsarme Therapien gegen Krebs.
In der modernen Medizin werden Antikörper gegen Krebs eingesetzt. Künftig könnten sie eine noch bedeutendere Rolle bekommen. Nämlich dann, wenn beispielsweise für die Diagnose oder Therapie auf Basis selektiver, chemischer Reaktionen neue Methoden entwickelt werden. Die Grundlage solcher Forschungsansätze ist die In-vivo-Chemie, bei der man im lebenden Körper chemische Reaktionen kontrolliert oder gezielt durchführt.
„Beim Anwenden der In-vivo-Chemie beim Menschen habe ich das Problem, dass im lebenden Organismus unkontrollierbare Bedingungen vorhanden sind“, sagt Hannes Mikula. Im Labor bei der klassischen Synthesechemie werde etwa mit Einflussgrößen wie Temperatur, Lösungsmittel, Katalysatoren gearbeitet, um eine stabile Verbindung oder Reaktion herzustellen. „Wir haben es also mit hochkomplexen Bedingungen zu tun“, erklärt Mikula. Mit den chemischen Verbindungen zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort respektive beim Tumor zu sein, zeichnet in diesem Forschungszweig den Erfolg aus.
Der 36-jährige Chemiker, tätig an der TU Wien und Leiter einer Forschungsgruppe am Institut für Angewandte Synthesechemie, hat dieses Thema von 2014 bis 2016 am Massachusetts General Hospital und an der Harvard Medical School in den USA erforscht. Für das effektive Abspalten beispielsweise eines Wirkstoffs unter Bedingungen, wie sie im lebenden Organismus vorzufinden sind, hat der Wissenschaftler im September in New York den Ascina-Award verliehen bekommen.
Der Preis geht an österreichische Wissenschaftler für in den USA geleistete Forschungsarbeit. Damit das Lokalisieren eines Tumors mit einer radioaktiven Substanz gelingt, wurden im Rahmen des EU-Programms Horizon 2020 an der TU Wien – bei dem Mikula aktiv war – spezielle neue chemische Verbindungen erforscht und ein zweistufiges Verfahren entworfen.
Die Radioaktivität ist notwendig, um im PET (Positronen-Emissions-Tomograf) den Tumor sichtbar zu machen. Möglich wird das durch das Hinzufügen einer stabilen chemischen Gruppe an die Antikörper. Bei dieser Gruppe handelt es sich um ein TCO (trans-Cycloocten), eine Kohlenwasserstoffverbindung. „Durch das Verwenden von trans-Cycloocten haben die Antikörper zwei bis drei Tage Zeit, um sich in aller Ruhe im Tumor anreichern zu können. Wenn das eintritt, werden im zweiten Schritt radiomarkierte Tetrazine verabreicht, die durch eine chemische Reaktion an die Antikörper gebunden werden“, sagt Mikula. Bei diesen Tetrazinen handelt es sich um Substanzen, die mit Fluor-18 markiert und nur für kurze Zeit radioaktiv sind. Der Patient wird im Gegensatz zu aktuellen Diagnosemethoden einer geringeren Strahlendosis ausgesetzt.
Mikula ging in seiner Forschungsarbeit in Boston noch einen Schritt weiter: Er will nicht nur chemisch stabile Verbindungen erforschen, die den Tumor lokalisieren, sondern im Zuge dessen diesen auch gleich behandeln können.
Einen hohen Stellenwert für die Krebstherapie könnte künftig die Theranostik bekommen, die Kombination aus Diagnose und Therapie. Eine Vorgehensweise, die aufgrund der Erkenntnisse von Mikula möglich werden könnte.
Wirkung kommt gezielt zum Tumor
„Bei der ausgezeichneten Forschungsarbeit ging es mir vor allem darum, eine stabile chemische Bindung wieder effektiv trennen zu können. Diese Spaltung könnte einen hochtoxischen Wirkstoff freisetzen, der seine Wirkung ganz gezielt ausschließlich beim Tumor entfaltet“, sagt der Wissenschaftler. In der Fachsprache nennt sich dieser Vorgang Click to Release, verbinde, um zu spalten. Die Ausgangslage für eine nebenwirkungsarme Therapie wäre geschaffen.
Seine Freizeit verbringt Mikula am liebsten mit seiner Familie zu Hause oder in den Bergen. Und wenn ihn im Urlaub die Sehnsucht nach der Arbeit im Labor einholt, kann es schon sein, dass er am Strand chemische Fachliteratur zur Hand nimmt. „Was soll ich machen, die Chemie hat mich immer schon interessiert“, sagt er.
ZUR PERSON
Hannes Mikula (36), gebürtiger Burgenländer, maturierte 2002 an der HTL für Chemische Industrie in Wien und schloss 2008 das Studium Technische Chemie an der TU Wien mit Auszeichnung ab. 2014 folgte die Sub-auspiciis-Promotion in Organischer Synthesechemie. Als Schrödinger-Stipendiat forschte Mikula in Boston, USA, und lebt jetzt mit Familie in Niederösterreich.
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("Die Presse", Print-Ausgabe, 09.11.2019)